電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定水-乙二醇型難燃液壓液中Ca、Mg、Zn元素含量

鄭慶波 劉東風 石新發

(海軍工程大學 青島油液檢測分析中心，山東 青島 266012)

電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定水-乙二醇型難燃液壓液中Ca、Mg、Zn元素含量

鄭慶波 劉東風*石新發

(海軍工程大學 青島油液檢測分析中心，山東 青島 266012)

通過基體匹配法消除光譜干擾，采取降低霧化氣流量、提高冷卻器流量和降低蠕動泵泵速以減少進樣量的措施直接進樣，建立了電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定水-乙二醇型難燃液壓液中Ca、Mg、Zn添加劑元素含量的分析方法。實驗結果表明：所測各元素的相對標準偏差均小于5%，線性相關系數大于0.999，加標回收率在97%～105%，方法的檢出限均小于0.15 mg/L。方法無需對樣品進行預處理，直接進樣檢測，具有分析速度快、操作簡單、測定結果可靠等特點，可以實現水-乙二醇型難燃液壓液中Ca、Mg、Zn元素的含量分析。

ICP-AES；水-乙二醇型難燃液壓液；基體匹配法；直接進樣

0 引言

水-乙二醇型難燃液壓液具有優異的穩定性、抗燃性和價格優勢等特點，被廣泛應用于采礦、冶金、電力、航空和艦船等要求阻燃環境的行業[1]。在用液壓液中的元素主要來源于添加劑、設備磨損和外界污染，元素含量一方面代表油品的質量指標，另一方面代表設備的磨損及運行狀態。添加劑是決定液壓液質量的極為重要的因素，液壓液中的Ca、Mg、Zn等添加劑元素的含量能間接反映該液壓液的質量等級和質量好壞。

電感耦合等離子體(ICP)是一種高效原子發射光源，從理論上講，它可以用于測定除氬以外的所有元素。電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)技術具有檢出限較低、準確度及精密度高、分析速度快和線性范圍寬等許多獨特的優點，已廣泛應用于冶金、醫藥、礦產、環境等眾多領域的檢測中[2-4]。ICP-AES法分析樣品前處理方法可分為無機處理法和有機稀釋法，有機稀釋法是以有機溶劑稀釋樣品直接導入ICP光源進行測定[5]。ICP-AES法與其它光譜分析方法一樣存在光譜干擾，常用的干擾校正方法有基體匹配法、內標法、離峰校正法及元素間干擾系數校正法。其中，最常用的方法是基體匹配法，它依據標準曲線可以準確定量[6]。

本文采用基體匹配法去除干擾，對直接進樣法測定水-乙二醇型難燃液壓液中元素的可行性進行了研究。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

GENESIS型電感耦合等離子體原子發射光譜儀(德國SPECTRO公司)。實驗優化參數為：高頻發生器功率1 450 W，高頻發生器頻率27.12 MHz，冷卻氣流量15 L/min，輔助氣流量1.5 L/min，霧化氣流量0.8 L/min，垂直觀測。

Milli-Q型超純水器。

乙二醇(分析純)；水由超純水器制得，電阻率大于18.2 MΩ·cm。

混合元素標準儲備溶液(20 mg/L，德國Bernd Kraft)。

1.2 標準溶液配制

在三個容量瓶中各加入5 mL乙二醇，然后分別加入(0、0.1、0.65 mL)混合元素標準儲備溶液，加水定容至10 mL，配制出一系列濃度(0、0.2、1.3 mg/L)的混合標準溶液。

1.3 選擇分析譜線與繪制標準曲線

ICP-AES法對每種元素的測定都可以同時選擇多條特征譜線，在實際檢測時，依據待測樣品的濃度、背景和分析譜線強度選擇干擾少，發射強度高的譜線作為分析線。按優化的儀器工作條件，將配制的標準溶液依次進樣，獲得各元素的標準曲線(圖1～圖3)及檢出限，各元素的分析譜線、檢出限和相關系數見表1。從圖1～圖3和表1數據可以看出，Ca、Mg、Zn三種元素的檢出限都非常低，各元素的相關系數均在0.999以上，線性相關性很好。

表1 各元素的分析譜線、檢出限和相關系數

圖1 Ca元素標準曲線Figure 1 Standard curve of Ca.

圖2 Mg元素標準曲線 Figure 2 Standard curve of Mg.

圖3 Zn元素標準曲線Figure 3 Standard curve of Zn.

2 實驗結果與討論

2.1 儀器參數的選擇

ICP-AES法檢測中，有機物直接進樣可能會遇到幾個問題：一是樣品中的有機物分解時吸收大量能量，從而影響ICP放電的穩定性，甚至會導致炬焰熄滅；二是有機物分解時產生的碳粒可能沉積在炬管中，引起炬管堵塞；三是分子帶發射(如C2、CN和NH)相應增強[6]。解決上述問題的主要辦法就是相對減少有機物的進樣量及改進霧化器和炬管結構，從而減少或避免有機物分解引起的一系列問題。

在實驗中，因為霧化器及炬管的結構無法改變，所以通過采取降低霧化氣流量至0.8 L/min、提高冷卻器流量至15 L/min及降低蠕動泵泵速以減少進樣量的措施，直接進樣檢測水-乙二醇型難燃液壓液，實驗過程中未出現炬焰熄滅和炬管堵塞等現象。因此，只要選擇適當的儀器參數，就可以實現直接進樣檢測，省去樣品預處理的過程，更加快速并且準確地檢測樣品。

2.2 方法的準確度和精密度

對同一樣品平行測定6次，并計算相對標準偏差(RSD)，見表2，三種元素的相對標準偏差在4%以下，說明該方法的精密度較好。選一待測水-乙二醇型難燃液壓液，加入一定量的混合標準溶液，進行加標回收實驗，測定各元素的加標回收率以確定方法的準確度。加標回收實驗結果見表3，結果表明，Ca、Mg、Zn三種元素加標回收率在97%～105%之間，說明本方法準確度較好。

表2 各元素相對標準偏差

表3 加標回收實驗結果

3 結語

采用基體匹配法消除基體背景對檢測的影響，對水-乙二醇型難燃液壓液中的Ca、Mg、Zn元素進行測定，檢出限低，線性相關系數大于0.999，線性相關性較好，消除干擾的效果較為理想。無需對樣品進行預處理，直接進樣ICP-AES法檢測，省掉預處理所用時間，消除了因樣品預處理可能帶來的誤差，具有既快速又準確的優點，適合大批量的樣品分析。方法的加標回收率在97%～105%，準確度好。相對標準偏差小于5%，精密度較高，可以作為水-乙二醇型難燃液壓液中Ca、Mg、Zn元素的檢測方法。

[1] 鄭慶波,劉東風.水-乙二醇型難燃液壓液監測問題的研究[J].中國設備工程(ChinaPlantEngineering),2015(7):54-55.

[2] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)技術的應用進展[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[3] 陳立旦.ICP-AES法在汽車液壓助力轉向系統故障診斷中的應用[J]. 光譜學與光譜分析(SpectroscopyandSpectralAnalysis),2013(1):210-214.

[4] 楊海嬌,趙永莉,李金寶.電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)測定高效復合孕育劑中鋁、鈣、鋇[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnaly-ticalChemistry),2015,5(3):77-79.

[5] 喻薇,張文,張潔華.水-乙二醇型難燃液壓液中鉬、鈉、硼元素的ICP測試方法[J].潤滑與密封(LubricationEngineering),2013(11):108-111.

[6] 黃宗平.ICP-AES法測定潤滑油中微量元素的評述[J].現代科學儀器(ModernScientificInstruments),2005(2):61-63.

Determination of Ca, Mg and Zn in Water-glycol Fire-resistant Hydraulic Fluid by ICP-AES

ZHENG Qingbo, LIU Dongfeng*, SHI Xinfa

(QingdaoOilMonitoringCenter,NavalUniversityofEngineering,Qingdao,Shandong266012，China)

A new method for the determination of Ca, Mg and Zn in water-glycol fire resistant hydraulic fluid was established by ICP-AES. The spectral interferences were eliminated by matrix matching method and the sampling volume was reduced, which leading to direct sampling owing to decreasing the atomization gas flow, improving the cooler flow and reducing the peristaltic pump speed. The results showed that the relative standard deviation (RSD) of each determined element was less than 5%, the linear correlation coefficient was over 0.999, and the detection limits were less than 0.15 mg/L with 97%～105% recovery. The method has quick analytical speed, easy operation and reliable analytical results without sample pre-treatment. It is suitable for the determination of the contents of Ca, Mg and Zn in water-glycol fire resistant hydraulic fluid.

ICP-AES; water-glycol fire-resistant hydraulic fluid; matrix matching; direct sampling

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.01.010

2015-08-31

2015-12-10

鄭慶波，男，碩士研究生。E-mail:zhengqingbo@163.com

*通信作者：劉東風，高級工程師，教授。E-mail：zhikongshi@163.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)01-0038-03